建筑力学2电子教案

2024-10-06

建筑力学2电子教案（通用4篇）

建筑力学2电子教案篇1

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明绪

论

第一篇静力分析第一章静力分析基础

§1-1 力的投影

§1-2 力矩与力偶

§1-3 重心与形心

§1-4 约束和约束力

§1-5 机械零部件的受力分析第二章平衡方程及其应用

§2-1 平面力系的平衡方程及其应用

§2-2 平面特殊力系的平衡方程及其应用

§2-3 简单轮轴类部件的受力问题

*§2-4 斜齿轮和锥齿轮的轮轴类部件的受力问题

*§2-5 摩擦与自锁第三章内力计算

§3-1 杆件拉伸和压缩时的内力和轴力图

§3-2 圆轴扭转时的内力和扭矩图

§3-3 梁弯曲时的内力——剪力和弯矩

§3-4 梁弯曲时的内力图——剪力图和弯矩图

第二篇机械零部件的承载能力第四章材料失效和机械零部件失效

§4-1 轴向载荷作用下材料的力学性能

§4-2 机械零部件的失效形式和材料的许用应力第五章机械零部件的强度条件

§5-1 杆件拉伸和压缩时的强度条件及应力集中 §5-2 联接件强度的工程实用计算

§5-3 梁弯曲时的强度条件

*§5-4 弯曲与拉伸（压缩）组合变形的强度条件

§5-5 圆轴扭转时的强度条件

§5-6 圆轴弯曲与扭转组合变形的强度条件

§5-7 圆轴的疲劳失效第六章杆件的变形和刚度条件

§6-1 杆件拉伸和压缩时的变形

§6-2 圆轴扭转时的变形和刚度条件

§6-3 梁弯曲时的变形和刚度条件

*§6-4 静定和静不定问题第七章压杆的稳定条件

§7-1 压杆的临界压力和临界应力

§7-2 压杆的稳定性校核第八章

提高构件承载能力的措施

§8-1 提高构件承受静载能力的措施

§8-2 提高构件疲劳强度的措施

第三篇运动分析和动力分析初步第九章

运动形式概述第十章刚体绕定轴转动

§10-1 刚体绕定轴转动的运动分析

*§10-2 刚体绕定轴转动的动力分析

*§10-3 轴承的动约束力和定轴转动刚体的动应力 *第十一章合成运动

*§11-1 点的合成运动

*§11-2 刚体的平面运动

建筑力学2电子教案篇2

【教材版本】

倪森寿主编，中等职业教育国家规划教材—机械设计基础（近械类）。北京：高等教育出版社，2005.【教学资源】

机械基础网络课程。北京：高等教育出版社，2008.【课程特点】

该课程是一门承上启下的专业基础课，为后续专业课的学习奠定基础，也是一门理论与生产实际紧密相结合的课程。主要内容包括：概述；常用机械传动和液压传动的特点、参数和几何尺寸的计算；常用机构的组成和运动特点；通用机械零件的结构与选择等。

教学目标是熟悉各种传动与机构的运动特征，正确选择机械零件的参数和几何尺寸。

由于课程的内容已经从纯理论知识向理论与实践相结合过渡，因此，教学中必须采取理论联系实际的教学方法，尽可能结合学生的生活环境和所见所闻，把抽象的知识讲解得通俗易懂，达到理解掌握，并能应用于实际的目的。【课题编号】

1—1.1 【课题名称】

机器和机构，材料的力学性能【教学目标与要求】

一、知识目标.了解机器与机构、零件与构件的区别和联系。2.了解金属材料的力学性能。

二、能力目标.能区分机构与机器、零件与构件。.熟悉材料的强度、塑性、硬度与韧度的含义。

三、素质目标.对机器的组成和机构与构件的含义有初步的认识。2.熟悉衡量材料力学性能的主要指标。

四、教学要求.理解机构、构件的定义，能区分机构与机器、零件与构件的不同。.熟悉材料的强度、塑性、硬度和韧性的含义。【教学重点】.机构与机器、零件与构件的区别。2.强度的含义及单位。【难点分析】新开一门课程，引入新的概念，可能对新名词机构、构件感到陌生，所以应通过举例，深入浅出、通俗易懂地把机构和构件的定义表达清晰，让学生不会感到本课程难学，树立起自信和学习兴趣。【分析学生】

由于该课程的性质是专业技术基础课，是为专业课服务的，课程的内容已经很贴近生产实际，但是学生对机械的感性认识很少，下厂实践的机会又不多，给讲好课带来一定的困难，所以讲课中应当注意联系学生生活中所用的机械和实习中所能看到的设备，以期能够取得较好的效果。【教学思路设计】

从实例出发→归纳总结→导出结论。【教学安排】

2学时（90分钟）【教学过程】

一、机器与机构.机器人们的衣食住行都越来越依赖机器。衣—从纺纱织布到成衣制作和洗衣、凉、熨衣；食--从播种到收割，从碾来到做饭；住—从盖房子的挖掘机、塔吊、搅拌机到装修；行-—从自行车、汽车到高速火车、飞机等，机器的应用非常普遍。所以有必要对机器的组成、运动特点进行分析，为创造发明被人们喜爱的新机器提供理论根据。.机器的组成无论是哪一种机器，其机构、功能大不相同，但都是由四大部分组成。

1)动力部分如电动自行车的电机、汽车的内燃机，它是机器的动力来源，没有动力源，机器就失去价值。

2)执行部分直接完成工作任务部分，如电动自行车的车轮，工业机器人的手持部分。

3)传动部分从动力源到执行部分的运动与动力的传递环节，如汽车的变速箱，机床的变速、变向等。

4)控制部分机器按预定的运动要求工作，如机械电气控制，方向盘等。.机器的特征可以归纳以下三点： 1)

人为的实物组合。

各实体之间有确定的相对运动。3)

能代替或减轻人类劳动的动力源。

具备以上三个特征的都称为机器。所以电动自行车、汽车、机床、吊车、洗衣机等都是机器。

4．机构自行车、补鞋机，农村用的水井手动压水泵，手摇升降凉衣架等都是具备机器的前二个特征，没有动力源，所以称为机构。机构只是完成传递运动或改变运动的形式。机构与机器的区别在于有无能代替人类劳动的动力源。

5．构件与零件构件是运动的实体，如自行车轮是由车圈、幅条、轴套和车胎组成的一个运动基本单元，称为一个构件，而车圈、幅条等都是机器制造的基本单元，称为零件，它是最小的单元。大部分构件都是由多个零件组成的，有时可以是一个零件作为构件，如偏心轴即为一个构件。

二、材料的力学性能

人们希望机器满足使用要求还具有结构紧凑、造型美观、质优价廉、经久耐用的优点，所以有必要研究在外力或外力矩的作用下，组成机器的材料所表现出来的特性，它关系到机器能否正常工作的问题，这些特性指标主要有强度、塑性、硬度和疲劳强度。

1.强度材料在外载作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。强度越高，抵抗外力的能力越大。如金属材料比木材强度大。每一种材料的强度是通过作试验测定出来的，包括拉伸和压缩试验。图1—5为低碳钢的拉伸曲线，其分别用屈服强度6s和抗拉强度6b表示开始出现塑性变形和断裂前的最大应力。

2.塑性即材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。断裂前塑性变形越大的材料塑性越好，如软材料的塑性较硬材料好。主要指标是断后伸长率和断面收缩率。钢的塑性好，能锻造，而铸铁塑性相差，不能锻造。

3.硬度指金属材料抵抗局部变形能力，硬度高变形越小，强度好，也耐磨。其检测指标为布氏硬度和洛氏硬度，后者用于淬大钢的硬度指标，标记为HRC；前者用于末淬大钢的，由于采用测头不同，标记方法也不同，用钢球做测头的用HBS表示，用硬质合金球作测头用HBW表示，新标准都用合金钢球作测头，所以应用HBW，其硬度值都是一样。另外还有维氏硬度，由于应用不多，可不必都了解。4.冲击韧性材料抗冲击载荷作用的能力。冲击韧性的大小在冲击试验机上测量。抗冲击韧性差的材料越易断裂。

5.疲劳强度表示材料抗周期性交变载荷作用不产生断裂的最大应力，与应力大小和变化次数有关。工件的疲劳强度是以107的循环次数为基数来确定，即1千万次。

二、小结.机器是由原动部分、执行部分、传动部分和控制部分等四大组成部分。.机器与机构的联系与区别：前者有动力源，后者没有动力源。零件是制造基本单元，构件是运动的基本单元。.材料的力学性能由强度、塑性、硬度和疲劳强度等指标来衡量，它们是通过试验得出的。

三、布置作业

小学2年级音乐电子教案篇3

第一单元《第一课时》

教学目标：了解音符的名称及读法拍法；认识加入我们小音库中的两个新音符si和do并结合前面学的音符做“七个好朋友”的音乐游戏。教学重难点：熟悉并掌握音符。教具准备：电子琴、多媒体教学过程：

1、组织教学

2、新课教学

（1）找音符：出示一个歌谱，让学生认一认，哪些音我们小音库还没有？ 5 — 4︱3 5 1 ︱ 7 6 7︱ 1 5 0︱

（2）认音符：在老师的键盘上听唱这两个音7和1，并找到它们的音名A和B位置。

（3）唱音阶：认识音阶1 2 3 4 5 6 7并变换花样（变力度、速度、节奏）唱一唱。

（4）学歌曲：歌曲《七个好朋友》共四个乐句，师生合作把每句分成前后来接唱。

（5）玩游戏：请八名同学分别戴上音符头饰在《七个好朋友》的歌声中被当作键盘，来玩“弹钢琴”游戏。当同学们慢速度歌唱时，请一同学当演奏员，随唱到的音符按代表相应音高同学的头，被按同学则蹲下。（可以换同学反复玩）（6）总复习：唱一唱牧歌和游戏歌，他们全都是由七个好朋友组成的；比一比前几首牧歌的异同点；听一听描写放牧孩童的乐曲片段。说出唱名；玩一玩（乐器﹢游戏﹢表演）课后小节：

第2课时

步骤一：

创设民主平等的教学氛围

放音乐，师生同做律动表演《火车开了》。教师在室内，学生由室外进入室内，学生模仿火车开动的样子进入教室，嘴里轻声打招呼： “您好！”或“小朋友好！”音乐课在轻松愉快的律动中开始。评析：

一分钟的组织教学在整个教学过程中起着举足轻重的作用，它是教师与学生情感交流和沟通的最佳时机，用律动代替了传统的师生对唱问好歌，教师主动亲近学生，在创设平等教学氛围的同时，拉近了师生之间的距离。步骤二：

组织学生做回音游戏以生动有趣的方法解决教学难点

师：今天啊，老师想带小朋友去一个很美丽而又神奇的地方，谁告诉我，这是哪儿呢？

生：学生认真观赏，听到了什么声音？师：小朋友听得很认真，我们听到吆喝声、回声等等的同时，还听见一种微弱的声音，这就是我们通常说的回声，也就是课本中出现的回音。谁能模仿回音的音响效果

生：模拟声效。

师：比较回音与原音的区别。

师生：模拟声效。“喂，同学们快加油！” 评析：

设置情景，引发学生学习兴趣。让学生极积主动参与，从而让学生感受到艺术来源于我们美好的生活，为后面学习作了铺垫。

以生动有趣的方法解决教学难点。在做回音游戏中，教师在发声练习中即做到了练声，又熟悉了歌曲的旋律，同时又练习了音的强弱。

步骤三：

理解歌词把握情绪

1、教师范唱

小朋友先听老师把《山谷回音真好听》唱一遍。

2、学习歌词

①教学范读。②学生有感情地朗读。

3、教师轻唱，学生用心唱（1-3次）。

（设计意图：教师轻唱，学生用心唱，完整地感受歌曲情感。）

4、教师弹琴轻唱，学生轻唱。

评析：

教师范唱歌曲，学生做配合，当成回音。在这种师生互动中，初听歌曲。教师轻唱，学生用心唱，完整地感受歌曲情感。

在该环节中，教师注意问题，发现问题，解决问题，这是教学重点部分，帮助学生在琴声的搀扶下，按节奏旋律正确地演唱，在演唱中提高学生的审美情感。特别是，歌曲处理中，关于演唱声音的强弱变化，以及气息的支持，把歌曲所要表达的意境充分展示出来，提高学生的审美能力。步骤四：

通过音乐游戏、歌表演，培养学生的创新能力

师：同学们，我们除了在山洞里能听到回音，还能在哪里听到回音呢？生1：在天坛的回音壁也能听到回音。生2：在山洞里有回音。生3：话筒里也有回音。

师：你们说得真好！那你们能不能把这首歌曲重新编段歌词，唱一唱？（学生分组讨论，教师走到学生中间参与讨论。）

第一组：小小话筒真稀奇，真稀奇，唱歌讲话有回音，有回音。喂喂喂喂喂，喂喂喂喂喂，话筒回音真好听，真好听。第二组：北京天坛回音壁，真稀奇，唱歌说话有回音，有回音。啦啦啦啦啦，啦啦啦啦啦，回音壁回音真好听，真好听。学生分组把创编的歌词唱给学生听。教师总结学生创编的歌词非常有新意。最后，把三段歌词连起来演唱一遍。评析：

以学生为主体，让学生在歌曲音乐中自由地创造动作，表达情感、表现音乐，这种表演可以充分培养学生的创造能力和表现能力，符合小学二年级学生表达情感的特点，学生在学习和表演中，充分享受音乐的旋律美感。）教学反思：

一、用多种形式教学，提高学生上课的兴趣。

在教学中用多种形式进行教学，才能提高学生上课的兴趣。在学唱歌曲时，我通过提问让学生理解并记住歌词，再分角色对唱让学生更进一步熟悉歌曲，有了对唱的比较，这促使学生能够更好的唱好歌曲。通过对本首歌的学唱，再让学生自编歌词，来体现学生的创造与表现能力。在后面的“编创与活动中，采用学生从已有的生活经验中，总结，创编歌词，从而使学生有了定性记忆，并自然地进入角色，掌握好节奏，并把这个角色演好。最后在聆听时经过初听→提示→复听→提示（想像）→比较，最后以自由表演的形式结束，让学生充分地感受了音乐所表现的情绪，也理解了音乐所表现的强弱音的变化效果。

二、多给学生体现自主与合作的机会。

新课程要求我们体现学生的自主与合作。不论是在编创歌词，还是在创编与活动中，我都让学生自主去参与、去表现。如在编创歌词中让他们小组合作，自编自排，再演唱表演给大家听（看），最后让他们自己表演自己评价，要说出“好”与“不好”的道理，教师给予最后总评，给学生一个正确的评定结果，让他们在以后的编创中知道怎样与同学合作，才能取得成功。

三、艺术的本身起源于生活、来源于生活。

本节课以游不二门、漂流猛洞河这条旅游线为主线，让学生走近大自然，感受大自然的美丽风景，聆听大自然的各种声音，从而体会大自然的回音效果，通过回音模仿、聆听歌曲、演唱、创编舞蹈让学生在不同的教学环节中，发现美、寻找美、创造美，从而使学生明白美妙的音乐并不遥远，我们只要认真观察，随时可以发现。本节课以学生为中心，一切以学生为出发点，取得了很好的效果。第3课时

【教学目标】

1、能用明亮自然的声音，欢快的情绪演唱、表现歌曲《我们大家跳起来》。

2、通过听赏和音乐活动，初步感受小步舞曲的风格，能按三拍子的强弱规律进行身势动作的创编。

3、能在教师的指导下参与跳集体舞。【教学内容】

1、听赏巴赫的钢琴独奏《小步舞曲》。

2、学唱歌曲《我们大家跳起来》。【教学重点、难点】

1、重点：激励学生积极参与音乐活动，学会《我们大家跳起来》这首歌。

2、难点：引导学生初步体会小步舞曲的风格，掌握三拍子舞曲的强弱规律。

【教具准备】

钢琴、录音机、磁带、打击乐器【教学过程】

一、舞蹈切入

1、导入

师：同学们，今天是覃老师的生日，我想请你们参加我的生日舞会，你们愿意吗？（播放《小步舞曲》），听，舞会的音乐响起了，让我们随着音乐摆动身体。

2、随音乐集体律动。（边听赏《小步舞曲》）

二、导学铺垫。

师：小朋友的动作真美！你们知道这首优美的曲子是几拍子的吗？曲子的名字叫什么？（三拍子，《小步舞曲》）

1、这首曲子是德国著名作曲家、古典音乐大师巴赫创作的一首钢琴独奏曲《小步舞曲》。小步舞是当时流行于贵族的宫廷舞蹈，跳舞时人的姿态要端庄、文雅、优美。那么你们想不想在今天的舞会上学跳小步舞啊？要学跳小步舞，就要掌握三拍子的强弱规律，那么你们知道三拍子的强弱规律是什么吗？

2、体会并掌握三拍子乐曲的强弱规律。（1）老师示范小步舞的舞步。（2）学生跟着老师模仿。

（3）学生跟着音乐跳小步舞，并观察舞步的变化规律。（走了三步，且第一步大，第二、三步小）

（4）结论：3/4 × × ×│× × ×│ 强弱弱强弱弱

（5）用身势动作表示三拍子强弱规律。拍手、跺脚、拍腿、拍肩等。

（6）用打击乐器表示三拍子强弱规律。

师：既然是舞会就离不开乐队，老师为每个小朋友准备了一种有趣的乐器，请你们在凳子底下找找，你拿到的是什么乐器？（生答：略）①碰铃、串铃、沙槌分别敲出强弱规律。

②还可以根据乐器音色选择强拍还是弱拍进行合奏。如：碰铃、串铃声音较亮，可以把它们作为强拍。沙槌声音较小，音色较沙哑，可以作为弱拍。（7）放音乐敲节奏。（播放《小步舞曲》）师：请小朋友们拿起乐器一齐来为这首舞曲伴奏吧。师：刚才小乐手们用乐器表现了三拍子的特点，真是一群聪明的小乐手。你们听从舞会上传来了美妙的歌声。

二、学唱歌曲

1、播放《我们大家跳起来》歌曲录音，学生聆听。师：这首歌曲听起来是不是很熟悉？歌曲的旋律在哪听过？生答：„„

师：这首歌是根据《小步舞曲》的第一段旋律，由前上海音乐学院附中校长吴国钧填词而成。歌曲题目叫《我们大家跳起来》。（出示歌曲）今天我们就来学习这首歌曲。

2、师范唱，生跟着老师轻声哼唱。

3、指导学生用“lu”唱歌曲旋律。

4、学唱歌词。

（1）指导学习难点：顿音记号（2）按节奏读歌词。

5、放歌曲录音，学生轻生学唱歌词两遍。

师：大家学唱了《我们大家跳起来》这首歌，你们觉得哪里最不好唱？（指导学习）

6、学生用明亮自然的声音，欢快的情绪演唱歌曲一遍。

7、分组演唱，体会舞会风格。

师：现在我们一起来当一次舞会的乐手和歌手好吗？记住要展现出自己欢快热情的一面哦！（播放《我们大家跳起来》伴奏）一组学生演唱时，其余学生用乐器为其伴奏，老师指挥。

四、创造与表现。

师：小朋友们，现在舞会已经到了高潮，请你们随着音乐热情地跳起来吧！（播放歌曲《我们大家跳起来》）

1、创编

学生分组随音乐自编动作。

2、展示

每组派代表表演自己创编的动作。

3、评价

学生互评，老师作指导性评价。

4、集体表演

师生自由选择（歌、舞、乐）角色，全班集体表演。

五、课堂小结：

师：亲爱的同学们，这节课你有哪些收获？我会唱《我们大家跳起来》这首歌我会跳小步舞我会给音乐伴奏我认识音乐家巴赫我能辨别3/4拍子

师：今天大家的收获真不少，谢谢大家与我度过了一个难忘的生日，最后让我们一起踏着小步舞曲，尽情享受这美妙的音乐吧！师与学生踏着舞曲离开教室。第4课时

活动目标：

1、通过看图谱的形式，初步学会唱歌曲，并能唱准切分音符。

2、运用分角色演唱以及看简单的节奏谱说唱“没关系”的方式，激发幼儿对歌唱活动的兴趣。

3、理解歌词意义，懂得主动说“对不起、没关系”。

活动准备：《对不起没关系》的节奏谱、歌词图片。

活动过程：

一、初步了解歌词内容并学习歌曲《对不起没关系》

（一）学念歌词。

今天，高老师给小朋友们带来了一首名字叫《对不起，没关系》的故事，请你们仔细听听故事里发生了一件什么事情？

1、教师说唱一遍歌词，边说边在节奏谱下出示相应的小图片。

逐一提问：

（1）故事里面有谁？在干什么？（“我和小刚在一起做游戏。”）

（2）他们做游戏的时候发生了什么事？（一不小心我把他绊倒在地）

（3）我急忙扶起他的时候说了句什么话？（我急忙扶起他说声对不起）

（4）我说了“对不起”，他应该怎么说呢？（他笑着对我说没关系）

2、师幼一起完整的念一遍歌词。

3、解决切分音符：觉得哪里念起来比较难的？

4、完整念：老师念轻点，你们念响点，把把难的地方都念对。

（二）学唱歌曲。

1、教师将这个故事编成了一首好听的歌曲，听教师完整的唱一遍。

2、教师与幼儿一起学唱歌曲。

3、解决难点。

4、师幼再次齐唱一遍：看你们能不能把这些难唱的地方全部唱准确。

5、再次唱，老师退位。

二、分角色演唱。

1、师幼选择要歌唱的角色，进行分角色演唱。

（1）歌曲中有哪两位小朋友？你们想扮演谁？

（2）师幼尝试着分角色演唱。

2、幼儿分角色演唱。

3、幼儿互换角色进行演唱。

三、理解“对不起、没关系”的意义，尝试看节奏谱说唱“没关系”。

1、提问：你和小朋友在一起玩，别人不小心撞到或弄到你了，他马上说：“对不起”，你会怎么说？为什么要说没关系呢？

2、小结：原来“对不起”“没关系”是一句礼貌用语，它们可以让发生不愉快的小朋友重新变成好朋友，所以以后我们主动说“对不起没关系”

3、出示相应的节奏谱：这句“没关系没关系”怎么唱？

4、幼儿尝试着演唱。

引导：

（1）用拍手的形式掌握节奏。

（2）说唱“没关系”

5、教师扮演“我”，幼儿扮演小刚，最后演唱一遍

设计意图：

分析《对不起，没关系》这首歌曲，我认为它向孩子们主要传达的就是伙伴间主动说：“对不起”、“没关系”这两个礼貌用语的作用与好处。

在活动中，我首先运用图谱的形式，帮助孩子记忆歌曲内容，初步熟悉歌曲之后，运用分角色演唱以及贯穿始出示写有“对不起、没关系”的字条的方法，使幼儿加深对歌曲中“对不起”“没关系”这两个中心词的印象。

最后，在熟悉歌曲的基础上，通过简单谈话，让幼儿感受“对不起、没关系”这个礼貌用语的作用，并通过尝试看简单的节奏谱说唱“没关系”，增加歌唱活动的乐趣。

第5课时

1、培养学生关爱他人,并体验互敬互爱给人们带来的温暖和快乐。

2、引导学生尊敬、关心老人或,使幼儿在游戏中体会文明礼貌带来的愉快的心情。

活动准备：

小椅子若干、小娃娃一个自制方向盘一个活动过程：

一、谈话引题：

教师：小朋友，你们坐过公共汽车吗？那每次坐都有位置没有呢？(重点引导幼儿讲出公交车上拥挤的情况及所见所闻)

二、情境表演：公交车上的故事

请大班幼儿分别扮演司机、乘客，教师自告奋勇扮演老奶奶。（事先排练好）

三、观看表演，教师提问：

a)车上出现了什么情况,乘客们是怎么做的？ b)如果你是乘客，你会怎么做？为什么？

四、教师用儿歌的形式讲述公交车上的故事,激发幼儿学习儿歌的热情和再进行表演的愿望。

五、师生有感情地朗读儿歌。六学生表演，教师指导

（1）幼儿自由组合成三组进行表演游戏。

建筑力学2电子教案篇4

电弧具有两个特性，即它能放出强烈的光和大量的热。电弧发出的光和热被广泛地应用于工业上，如电弧是所有电弧焊接方法的能源。到目前为止，电弧焊在焊接方法中其所以仍占据着主要地位，一个重要的原因就是因为电弧能有效而简便地把电能转换成熔化焊接过程所需要的热能和机械能。

为了认识和掌握电弧焊方法，首先必须弄清电弧的实质，掌握电弧的基础知识。本章就是从理论上对电弧的性质及作用进行分析，通过学习，使我们能把焊接电弧的知识应用到电弧焊焊接工作中去，从而达到提高焊接质量的目的。

第一节：焊接电弧的引燃过程

一、焊接电弧的概念

焊接时，将焊条与焊件接触后很快拉开，在焊条端部和焊件之间立即会产生明亮的电弧,电弧是一种气体放电现象。

我们在日常生活中经常可以看到气体放电现象，例如，每当我们切断电源的时候，在闸刀刚刚离开接触处的瞬间，往往会产生明亮的火花，这就是气体放电的现象。但它与焊接电弧相比较，焊接电弧不但能量大，而且连续持久。因此我们可以说：“由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与焊件间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象，称为焊接电弧。

一般情况下，由于气体的分子和原子都是呈中性的，气体中几乎没有带电质点，因此气体不能导电，电流也通不过，电弧就不能自发地产生。要使气体呈现导电性必须使气体电离，气体电离后，原来气体中的一些中性分子或原子转变为电子、正离子等带电质点，这样电流才能通过气体间隙而形成电弧。

１．气体电离

气体和自然界的一切物质一样，电子是按一定的轨道环绕原子核运动，在常态下原子是呈中性的。但在一定的条件下，气体原子中的电子从外面获得足够的能量，就能脱离原子核的引力而成为自由电子，同时原子由于失去电子而成为正离子。这种使中性的气体分子或原子释放电子形成正离子的过程称为气体电离。

使气体电离所需要的能量称为电离电位（或电离功）。不同的气体或元素，由于原子构造不同，其电离电位也不同。

在焊接时，使气体介质电离的种类主要有热电离、电场作用下的电离、光电离。

（１）热电离：气体粒子受热的作用而产生的电离称为热电离。温度越高，热电离作用越大。

（２）电场作用下的电离：带电粒子在电场的作用下，各作定向高速运动，产生较大的动能，当不断与中性粒子相碰撞时，则不断地产生电离。如两电极间的电压越高，电场作用越大，则电离作用越强烈。

（３）光电离中性粒子在光辐射的作用下产生的电离，称为光电离。

２．阴极电子发射

阴极的金属表面连续地向外发射出电子的现象，称为阴极电子发射。

焊接时，气体的电离是产生电弧的重要条件，但是，如果只有气体电离而阴极不能发射电子，没有电流通过，那么电弧还是不能形成。因此阴极电子发射也和气体电离一样，两者都是电弧产生和维持的必要条件。

一般情况下，电子是不能自由离开金属表面向外发射的，要使电子逸出电极金属表面而产生电子发射，就必须加给电子一定的能量，使它克服电极金属内部正也荷对它的静电引力。所加的能量越大，促使阴极产生电子发射作用就越强烈。电子从阴极金属表面逸出所需要的能量称为逸出功，电子逸出功的大小与阴极的成分有关。

焊接时，根据阴极所吸收的能量的不同，所产生的电子发射有以下几类：热发射、电场发射、撞击发射等。阴极发射电子后，又从焊接电源获得新的电子。

1）热发射焊接时，阴极表面温度很高，阴极中的电子运动速度很快，当电子的动能大于阴极内部正电荷的吸引力时，电子即冲出阴极表面产生热发射。温度越高，则热发射作用越强烈。（２）电场发射在强电场的作用下，由于电场对阴极表面电子的吸引力，电子可以获得足够的动能，从阴极表面发射出来。当两电极的电压越高，金属的逸出功小，则电场发射作用越大。

（３）撞击发射当运动速度较高，能量较大的正离子撞击阴极表面时，将能量传递给阴极而产生电子发射现象，叫做撞击发射。如果电场强度越大，在电场的作用下正离子的运动速度也越快则产生的撞击发射作用也越强烈。

实际上在焊接时，以上几种电子发射作用常常是同时存在，相互促进的，但在不同条件下，它们所起的作用可能稍有差异。例如，在引弧过程中，热发射和电场发射起着主要作用；电弧正常燃烧时，如采用熔点较高的材料（钨或碳等）作阴极，则热发射作用较显著；若用铜或铝等作阴极时，撞击发射和电场发射就起主要影响；而钢作阴极时，则和热发射、撞击发射、电场发射都有关系。

二、焊接电弧的引燃过程

上面所讨论的气体电离及阴极电子发射，是电弧燃烧的必要条件，我们把开始造成两电极间气体发生电离及阴极电子发射而引起电弧燃烧的过程叫电弧引燃。

电弧的引燃是先将通上焊接电源的焊条末端与焊件表面相接触，然后很快地将焊条拉开至与焊件表面距离３～４ｍｍ的间隙，则电弧就在焊条与焊件的间隙中燃烧了。焊接时，为什么首先要将焊条与焊件相接触，然后很快拉开至３～４ｍｍ电弧才能引燃呢？它的理论依据是什么呢？下面我们针对这个问题来进行分析。

当焊条末端与焊件表面相接触时，焊接回路就发生了短路，这时可使回路电流增大到最大值。另外，由于电极表面的不平整，因而在接触部分通过的电流密度非常大，根据焦耳·楞次定律2（Q=0.24ＩＲｔ）可以知道，由于电流的热作用，使接触部分的签属温度剧烈地升高而熔化，甚至部分发生蒸发而变成金属蒸气。当很快地提起焊条时，在焊条离开焊件的瞬间，强大的电流只能从熔化金属的细颈通过，由大电流密度而产生的热作用突然增大，使细颈部分液体金属的温度猛烈升高，甚至像“保险丝”气化爆裂那样，使两极液体金属迅速分开。由于短路时强大电流的热作用及金属蒸气的存在，促使焊条与焊件的间隙中气体温度增高，在热与电场的作用下，这些高温气体就会发生电离，这样，在焊条与焊件的气体间隙中就充满了带电粒子、电子及正离子，因此就具备了电弧在这里燃烧的条件。同时当焊条与焊件接触而发生短路时，数值很大的短路电流使电源电压急剧的降低，几乎达到零值。但是当焊条提起离开焊件的瞬间，焊接回路中的电流就急剧的减小。焊条与焊件之间的电股叵快的增高到能满足电弧燃烧所需要的电压值（一般为１８～２４Ｖ）。而且在电压恢复的瞬间，由于两极间电场强度很大，于是电场发射作用立即产牛，而热发射、撞击发射也随之产生。这样，在阴极不断发射电子和两极间气体微粒连续地发生电离和中和的过程，并在电场作用下，带电粒子各自作定向高速运动，电弧便引燃起来了。

在焊接过程中，电源电压由短路时的零值增到电弧复燃的电压值所需要的体可，称为电压恢复时间。电压恢复时间对于焊接电弧的复燃及焊接过程中电弧的稳定性具有重大的实际意义。这个时间长或短，是由弧焊机的特性来决定的。在电弧焊接时，对电压恢复时间要来越短越好，一般不超过 0.05s、如果电庄恢复时间太长，则电弧就不容易引燃并造成焊接过程不稳定。

焊接电弧引燃的顺利与否，还与如下几个因素有关：焊接电流强度、电弧中的电离物质。电源的空载电压及其特性等。如果焊接电流大，电弧中又存在容易电离的元素，电源的空载电压高时，则电弧的引燃就容易。

第二节：焊接电弧的构造及静特性

一、焊接电弧的构造及温度

焊接电弧的构造可划分三个区域；阴极区、阳极区、弧柱。电弧焊是利用电弧的热能来达到连接金属的目的。电弧的热能是由上述各个区域的电过程作用下产生的，由于各区域的电过程特点不同，因此各区域所放出的能量及温度的分布也是不相同的。

１、阴极区

-5-6电弧紧靠负电极的区域称为阴极区，阴极区很窄，约为１０～10ｃｍ。在阴极区的阴极表面有一个明显的光亮斑点，它是电弧放电时，负电极表面上集中发射电子的微小区域。称为阴极辉点。

阴极区的温度一般达2130～3230℃，放出的热量占36％左右。阴极温度的高低主要取决于阴极的电极材料，而且阴极而温度一般都低于阴极金属材料的沸点，此外，如果增加电极中的电流密度，那么阴极区的温度也可以相应提高。

２、阳极区

-3-4电弧紧靠正电极的区域称为阳极区，阳极区较阻极区宽，约为10—10ｃｍ。在阳极区的阳极表面也有光亮的斑点，它是电弧放电时，正电极表面上集中接收电子的微小区域．称为阳极辉点。

阳极不发射电子，消耗能量少，因此在和阴极材料相同时，阳极区的温度略高于阴极，阳极区的温度一般达2330—3930℃，放出热量占43％左右。一般手工电弧焊时，阳极的温度比阴极的温度高些。

３、弧柱

电弧阴极区和阳极区之间的部分称为弧柱。由于阴极区和阳极区都很窄，因此弧柱的长度基本上等于电弧长度。弧柱中所进行的电过程较复杂，而且它的温度不受材料沸点的限制，因此弧柱的中心温度可达5730～7730℃。放出的热量占21％左右（手工电弧焊）。弧柱的温度与弧柱中气体介质和焊接电流大小等因素有关；焊接电流越大，弧柱中电离程度也越大，弧柱温度也越高。

以上是直流电弧的热量和温度分市情况·而交流电弧由于电源的极性是周期性地改变的（５０ＨＺ），所以两个电极区的温度趋于一致（近似于它们的平均值）

４、电弧电压

电弧两端（两电极）之间的电压降称为电弧电压。当弧长一定时，电弧电压的分布如P41页图３—５所示。

电弧电压用下式表示：－。

Ｕ弧=Ｕ阴+Ｕ阳+Ｕ柱=Ｕ阴+Ｕ阳十bl弧式中：Ｕ弧——电弧电压（Ｖ）；

Ｕ阴——阴极压降（Ｖ）。

Ｕ阳——阳极压降（Ｖ）；

Ｕ柱——弧柱压降（Ｖ）；

ｂ——单位长度的弧柱压降，一般为２０～４０Ｖ／ｃｍ；

l弧——电弧长度（ｃｍ）。；

二、电孤的静特性

在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系称为电弧静特性，一般也称伏—安特性。表示它们关系的曲线叫做电弧的静特性曲线。

１．电弧静特性曲线

电弧静特性曲线呈Ｕ形，它有三个不同的区域，当电流较小时．电弧静特性是属下降特性区，即随着电流增加电压减小；当电流稍大时，电弧静特性属平特性区，即电流大小变化，而电压几乎不变；当电流较大时，电弧静特性属上升特性区，电压随电流的增加而升高.２．焊接方法不同时的电弧静特性曲线

不同的电弧焊方法，在一定的条件下，其静特性只是曲线的某上区域。

（1）、手工电弧焊手弧焊时，由于使用电流受到限制（手弧焊设备的额定电流值不大于500Ａ），故其静特性曲线无上升特性区。

（2）、埋弧自动焊在正常电流密度下焊接时，其静特性为平特性区，采用大电流密度焊接时，其静特性为上升特性区。

（3）、钨极氩弧焊一般在小电流区间焊接时，其静特性为下降特性区；在大电流区间焊接时，静特性为平特性区。

（４）、细丝熔化极气体保护焊由于电流密度较大，所以其静特性曲线为上升特性区。在一般情况下，电弧电压总是和电弧长度成正比地变化，当电弧长度增加时，电弧电压升高，其静特性曲线的位置也随之上升。

第三节：焊接电源的极性、应用及电弧的稳定性

一、焊接电源的极性

在焊接过程中，直流弧焊发电机的两个极（正极和负极）分别接到焊件和焊钳上。从前一节电弧的构造及温度可知，当焊件或焊钳所接的正、负极不同测温度也相应不同。因此，在使用直流弧焊发电机时，应考虑选择电源的极性问题，以保证电弧稳定燃烧和焊接质量。

所谓电源极性就是在直流电弧焊或电弧切割时，焊件与电源输出端正、负极的接法，有正接和反接两种。所谓正接就是焊件接电源正极，电极接电源负极的接线法，正接也称正极性。反接就是焊件接电源负极，电极接电源正极的接线法，反接也称反极性，对于交流电焊机来说，由于电源的极性是交变的，所以不存在正接和反接。

二、焊接电没标性的应用

在选用焊接电源的极性时，主要应根据焊条的性质和焊件所需的热量来决定。在电弧构造这一节中，我们已知手弧焊时，当阳极和阴极的材料相同时，则阳极区的温度大于阴极区的温度。因此我们在使用酸性焊条（如Ｅ４３０３等）时，利用电源的不同极性接线法，来焊接不同要求的焊件。如焊接厚钢板采用酸性焊条时，可采用直流正接性，以获得较大的熔深；而在焊接薄钢板时，则采用直插足接性；可防止烧穿。若酸性焊条采用交流电焊机时，其熔深则介于直流正极性和反极性之间。

如果在焊接重要结构使用碱性低氢钠型焊条时，无论焊接厚板或薄板，均应采用直流反极性，因为这样可以减少飞溅现象和减少气孔倾向，并能使电弧稳定燃烧。

三、电弧燃烧的税定性

焊接电弧的稳定性是指电弧保持稳定燃烧（不产生断弧、飘移和磁偏吹等）的程度，电弧的稳定燃烧是保证焊接质量的一个重要因素，因此维持电弧稳定性是非常重要的。电弧不稳定的原因除焊工操作技术不熟练外，还与下列因素有关：

１、焊接电源的影响

（１）焊接电源的特性焊接电源的特性是焊接电源以那种形式向电弧供电，如焊接电源的特性符合电弧燃烧的要求则电弧燃烧稳定。反之，则电弧燃烧不稳定。

（２）焊接电流的种类采用直流电源焊接时，电弧燃烧比交流电源稳定。这是因为采用交流电源焊接时，电弧的极性是周期性变化的（50ＨＺ），就是每秒钟电弧的燃烧和熄灭要重复１００次，因此交流电源焊接时电弧没有直流电源时稳定。

（３）焊接电源的空载电压具有较高空载电压的焊接电源不仅引弧容易，而且电弧燃烧也稳定。这是因为焊接电源的空载电压较高，电场作用强，电场作用下的电离及电场发射就强烈，所以电弧燃烧稳定。

２．焊接电流的影响

焊接电流大，电弧的温度就增高，则电弧气氛中的电离程度和热发射作用就增强，电弧燃烧也就越稳定。通过实验测定电弧稳定性的结果表明：随着焊接电流的增大，电弧的引燃电压就降低；随着焊接电流的增大，自然断弧的最大弧长也往大大。所以焊接电流越大。电弧燃烧越稳定。

３．焊条药皮的影响’

焊条药皮或焊剂中加入电离电位比较低的物质（如Ｋ、Ｎａ、Ｃａ的氧化物），能增加电弧气氛中的带电粒子，这样就可以提高气体的导电性，从而提高电弧燃烧的稳定性。

如果焊条药皮或焊剂中含有电离电位比较高的氟化物（ＣａＦ2）及氯化物（ＫＣl、ＮaCl）时，由于它们较难电离，因而降低了电弧气氛的电离程度，使电弧燃烧不稳定。

４、电弧长度的影响

电弧长度对电弧的稳定性也有较大的影响，如果电弧太长，电弧就会发生剧烈摇动，从而破坏了焊接电弧的稳定性，而且飞溅也增大。

５．其它影响因素

焊接处如有油漆、油脂、水分和锈层等存在时。也会影响电弧燃烧的稳定性，因此焊前做好焊件表面的清理工作十分重要。

焊条受潮或焊条药皮脱落，也会造成电弧燃烧不稳定。此外风大、气流、电弧们吹等均会造成电弧燃烧不稳定。

第四节焊接电弧的偏吹

一、焊接电弧们吹的原因

在正常情况下焊接时，电弧的中心轴线总是保持着沿焊条电极的轴线的方向。随着焊条变换倾斜角度，电弧也跟着电极轴线的方向而改变。因此，我们利用电弧这一特性来控制焊缝成形。但有时在焊接过程中，因气流的干扰、磁场的作用或焊条偏心的影响，使电弧中心偏离电极轴线的现象，这种现象称为电弧偏吹。

在焊接过程中，有时电弧偏吹的现象会引起电弧强烈的摆动甚至发生熄弧，不仅使焊接过程发生困难，而且影响了焊缝成形和焊接质量，因此焊接时应尽量减少或防止电弧偏吹现象。引起电弧偏吹的原因很多，一般归纳为以下几方面：

１、焊条偏心度过大

所谓焊条的偏心度是指焊条药皮沿焊芯直径方向偏心的程度，焊条偏心度过大了主要是焊条的质量问题。由于焊条药皮厚薄不均匀，药皮较厚的一边比药皮较薄的一边熔化时需吸收更多的热，因此药皮较薄的一边很快熔化而使电弧外露，迫使电弧往外偏吹（见图３—９）。在焊接时遇到这种情况，通常采用调整焊条倾斜角度（使偏吹方向转向熔池）的方法来解决，但如果焊条的偏心度过大时，仅依靠调整焊条倾斜角度是不能确保焊接质量的。因此，为了保证焊接质量，在焊条生产中对焊条的偏心度有一定的限制。

２．电弧周围气流的干扰

电弧周围气体的流动也会把电弧吹向一侧而造成偏吹。造成电弧周围气体剧烈流动的原

因是多方面的，有时是大气中的气流影响，有时是由于热对流的影响。例如：在露天大风中操作或在狭窄焊缝处焊接时，电弧偏吹情况很严重，甚至使焊接过程发生困难；在管子焊接时，由于空气在管子中流动速度较大，形成所谓“穿堂风”使电弧发生偏吹；在开坡口的对接接头第一层焊缝的焊接时，如果接头间隙较大，往往由于热对流的影响也会使电弧发生偏吹现象。一般由于气流干扰产生的偏吹，只要根据具体情况查明气流来源、方向，进行遮挡即可解决。

３．磁偏吹

直流电弧焊时，因受到焊接回路所产生的电磁力的作用而产生的电弧偏吹称为磁偏吹。它是由于直流电所产生的磁场在电弧周围分布不均匀而引起的电弧偏吹。

造成电弧产生磁偏吹的因素主要有下列几种：

（１）接地线位置不正确引起的电弧偏吹焊接时，由于接地线的位置不正确，使电弧周围的磁场分布不均匀，从而造成电弧的偏吹（见图３—１０）。在图３—１０中，当焊接电流从接点 “十”流经焊件，通过电弧到焊条再进入接点“一”时，沿途产生的磁力线分布在电流通路的四周，但电流流经焊件拐弯到电弧时，在电弧两侧的磁力线分布就极不均匀，电弧左侧（在接点方向的一边）的磁力线较右侧的磁力线更密集，结果造成了电弧左侧的磁场大于右侧的磁场，使电弧向磁场较小的右侧偏吹，从而产生磁偏吹现象。

（２）铁磁物质引起的电弧偏吹由于铁磁物质（钢板、铁块等）的导磁能力远远大于空气，因此，当焊接电弧周围有铁磁物质存在时，在靠近铁磁体一侧的磁力线大部分都通过铁磁体形成封闭曲线，使电弧同铁磁体之间的磁力线变得稀疏，而电弧另一侧磁力线就显得密集。

（３）焊条与焊件的相对位置不对称引起的电Ｎ价政当在靠近焊件边缘处开始进行焊接时。经常会发生电弧偏吹，而当逐渐靠近焊作的中心时，则电弧的偏吹现象就逐渐减小或没有。这是由于在焊接焊缝起头时，焊条与焊件所处的位置不对称，造成电弧周围的磁场分布不平衡，再加上热对流的作用低产生电弧偏吹。

焊接电弧的磁偏吹与焊接电流有关，焊接电流越大，磁偏吹现象越严重，尤其是当采用300——400Ａ的直流电源焊接时，电弧偏吹的现象更为严重。

总之，产生电弧磁偏吹现象，只有在使用直流电源焊接时才会发生，而对交流电源来说一般不会产生明显的磁偏吹现象。

二、减少成防止焊接电弧们吹的方法：

焊接电弧偏吹会给焊接工作造成不少困难．还会使焊缝产生气孔、未焊透和焊偏等缺陷。因此必须根据电弧偏吹的规律，采取相应的措施加以克服或减少电弧偏吹的现象。下面介绍焊接工作中常用的几种克服电弧偏吹的措施：

1、焊接时，在条件许可的情况下尽量使用交流电源焊接。

2、在露天操作时，如果有大风则必须用挡板遮挡，对电弧进行保护。在管子焊接时，必须将管口堵住，以防止气流对电弧的影响。

3、在焊接间隙较大的对接焊缝时，可在接缝下面加垫板，以防止热对流引起的电弧偏吹。

４．在焊缝两端各加一小块附加钢板（引弧板及引出板），使电弧两侧的磁力线分布均匀并减少热对流的影响，以克服电弧编吹。

５．采用短弧焊接，因为短弧时受气流的影响较小，而且在产生磁偏吹时．如果采用短弧焊接也能减小磁偏吹程度，因此采用短弧焊接是减少电弧偏吹的较好方法。

６．在操作时适当调整焊条角度，使焊条偏吹的方向转向熔池，这种方法在实际工作中应用得较为广泛。

７·适当地改变焊件上的接地线部位，尽可能使电弧周围的磁力线分布均匀，也能克服磁偏吹的接线方法。

此外。采用小电流焊接对克服磁偏吹也能起一定的作用。

以上这些方法，有的受到具体工作条件的限制，不便采用，有些只能减轻电弧的偏吹，所以在实际使用中应灵活运用一种或几种方法，以求得到更好的效果。

第五节：焊条（或焊丝）的熔化及熔滴过渡

一、焊条（或焊丝）金属的熔化

１。焊条（或焊丝）金属的加热

熔化极电弧焊时，焊条（或焊丝）具有两个作用：它们既作为电极，熔化后又作为填充金属直接过渡到熔池。焊接时，加热并熔化焊条或焊丝的热量有：电阻热、电弧热。化学热。在一般情况下化学热仅占１％～３％，因此可忽略不计。

（１）电阻加热当电流通过焊条或焊丝时，将产生电阻热。电阻热的大小决定于焊条（或焊丝）的伸出长度、电流密度和焊条（或焊丝）金属的电阻率。

从导电的接触点到焊条（或焊丝）末端的长度称为伸出长度，即通电部分的长度。伸出长度越大则通电的时间增加，电阻热加大。当电流密度增加，电阻热也加大。焊条（或焊丝）的电阻还决定于焊条（或焊丝金属本身的电阻率和直径。如不锈钢焊条的电阻率比低碳钢焊条大，因此在同样电流密度的条件下所产生的电阻热也大。同种材料的焊条（或焊丝）其直径越大，则电阻越小，相对产生的电阻热也就减小，过高的电阻热将给焊接过程带来不利的影响，如手弧焊时过高的电阻热将使焊条药皮在进入熔化前就发红变质，失去保护和冶金作用；自动焊时，过高的电阻热将使焊丝发生崩断而影响焊接。为了减少过高的电阻热所带来的不利影响，在焊接过程中采取的措施是：

１）限制焊条（或焊丝）的伸出长度一手弧焊时焊条不能过长，特别是在采用细直径焊条时，更要限制其长度。例如，直径5ｍｍ的焊条；其最大长度为 450ｍｍ由；而直径为 2.5ｍｍ的焊条，其最大长度为 300ｍｍ。但同样直径的不锈钢焊条，其长度还要短一些，如直径5ｍｍ的不锈钢焊条，长度为400 ｍｍ。埋弧自动焊及气体保护焊时，在焊接工艺参数的选择中对焊丝伸出长度都有一定的限制。

２）限制焊接电流密度值对于一定直径的焊条（或焊丝），在生产中应根据工艺的要求选用合适的电流值，决不能单纯为了提高效率而选用过高的电流值。埋弧自动焊及CO2气体保护焊时，由于焊丝伸出长度比焊条长度短得多，所以同样直径的焊丝可以选用比手弧焊大得多的电流值，这样就大大地提高了生产率。不锈钢焊条由于本身材料的电阻率大，所以选用电流应比同样直径的碳钢焊条小一些。

（２）电弧加热电弧产生的热量仅有一部分用来熔化焊条人或焊丝），大部分热量是用来熔化母材、药皮或焊剂，还有相当一部分热量消耗在辐射＞飞溅和母村传热上。

２．焊条（或焊丝）金属的熔化

焊条（或焊丝）金属受到电阻热和电弧热加热以后开始熔化。

二、熔滴过渡的作用力

熔滴是电弧焊时，在焊条（或焊丝）端部形成的和向熔池过渡的液态金属滴。熔滴通过电弧空间向熔池转移的过程称为熔滴过渡。熔滴过渡对焊接过程的稳定性、焊缝成形、飞溅及焊接接头的质量有很大的影响，因此了解这个问题对于掌握熔化极焊接工艺是很重要的。

金属熔滴向熔池过渡的形式，大致可分为三种，即粗滴过渡、短路过渡、喷射过渡。

为什么熔滴过渡会有上述这些不同的形式呢？这是由于作用于液体金属熔滴上的外力不同的缘故。在焊接时，采取一定的工艺措施，就可以改变熔滴上的作用力，也就使熔滴按人们所需要的过渡形式自焊条向熔池过渡。

１．熔滴的重力

任何物体都会因为本身的重力而具有下垂的倾向。平焊时，金属熔滴的重力起促进熔滴过渡的作用。但是在立焊或仰焊时，熔滴的重力阻碍了熔滴向熔池过渡，成为阻碍力。

２．表面张力

液体金属像其它液体一样具有表面张力卿液体在没有外力作用时，其表面积会尽量减小，缩成圆形。对液体金属来说，表面张力使熔化金属成为球形。

焊条金属熔化后，其液体金属并不会马上掉下来，而是在表面张力的作用下形成球滴状悬挂在焊条末端。随着焊条不断熔化，熔滴体积不断增大，直到作用在熔滴上的作用力超过熔滴与焊芯界面间的张力时，熔滴才脱离焊芯过渡到熔池中去。因此表面张力对平焊时的熔滴过渡并不利。

但表面张力在仰焊等其它位置的焊接时，却有利于熔滴过渡、其一是熔池金属在表面张力作用下，倒悬在焊缝上而不易滴落；其二，当焊条末端熔滴与熔池金属接触时，会由于熔池表面张力的作用，而将熔滴拉入熔池。表面张力越大焊芯末端的熔滴越大，表面张力的大小与多种因素有关，如焊条直径越大焊条末端熔滴的表面张力也越大，液体金属温度越高，其表面张力越小，在保护气体中加入氧化性气体（Ａｒ—Ｏ。、Ａｒ—ＣＯ。），可以显著降低液体金属的表面张力，有利于形成细颗粒熔滴向熔池过渡。

３．电磁力

从电工学里我们知道，两根平行的载流导体若它们通过的电流方向相同，则这两根导体彼此相吸。使这两根导体相吸的力叫做电磁力，方向是从外向内。电磁力的大小与两根导体上的电流的乘积成正比，即通过导体的电流越大，电磁力越大。

在进行焊接时，我们可以把带电的焊丝及焊丝末端的液体熔滴看做是由许多载流导体组成的，这样，根据上述的电磁效应原理，不难理解，焊丝及熔滴上同样受有四周向中心的径向收缩力，因此称之为电磁压缩力。电磁压缩力使焊条的横截面具有缩小的倾向，电磁压缩力作用在焊条的固态部分是不起作用的，但是对焊条端部的液体金属来说却具有很大的影响，促使熔滴很快形成。在球形的金属熔滴上，电磁力垂直地作用其表面上，电流密度最大的地方将在熔滴的细颈部分，这部分也将是电磁压缩力作用最大的地方。因此随着颈部逐渐变细，电流密度增大，电磁压缩力也随之增强，则促使熔滴很快地脱离焊条端部向熔池过渡，这样就保证了熔滴在任何空间位置都能顺利过渡到熔池。

在焊接电流较小或焊接电流较大的两种情况下，电磁压缩力对熔滴过渡的影响是不同的。焊接电流较小时，电磁力很小，这时，焊丝末端的液体金属主要受到两个力的影响，一个是表面张力，另一个是重力。因此，随着焊丝不断熔化，悬挂在焊丝末端的液体溶滴的体积不断增大，当体积增大到一定程度，其重力足以克服表面张力的时候，熔滴便脱离焊丝，在重力作用下落向熔池。这种情况下熔滴的尺寸往往是较大的，这种大熔滴通过电弧间隙时，常使电弧短路，产生较大的飞溅，电弧燃烧非常不稳。焊接电流较大时，电磁压缩力就比较大，相比之下，重力所起的作用就很小，液体熔滴主要是在电磁压缩力的作用下，以较小的熔滴向熔地过渡，而且方向性较强，不论是平焊位置或仰焊位置，熔滴金属在电磁压缩力作用下，总是沿着电弧轴线自焊丝向熔池过渡。

焊接时，一般焊条（或焊丝）上的电流密度都比较大，因此电磁力是焊接过程中促使熔滴过渡的一个主要作用力。在气体保护焊时，通过调节焊接电流的密度来控制熔滴尺寸，是工艺上的一个主要手段。

焊接时电弧周围的电磁力，除了上述的作用以外，还能产生另外一种作用力，这就是由于磁场强度分布不均匀而产生的力。因为焊条金属的电流密度大于焊件的电流密度，因此在焊条上所产生的磁场强度要大于焊件上所产生的磁场强度，因此产生了一个沿焊条纵向的电场力。它的作用方向是由磁场强度大的地方（焊条）指向磁场强度小的地方（焊件），所以无论焊缝的空间位置如何，始终是有利于熔滴向熔池过渡的。

４．极点压力

在焊接电弧中的带电微粒主要是电子和正离子，由于电场的作用，电子向阳极运动，正离子向阴极运动，这些带电粒子撞击在两极的辉点上，便产生了机械压力，这个力称为极点压力。它是阻碍熔滴过渡的力，在直流正接时，阻碍熔滴过渡的是正离子的压力。反接时，阻碍熔滴过渡的是电子的压力。由于正离子比电子的质量大，所以正离子流的压力要比电子流的压力大。因此，反接时容易产生细颗粒过渡，而正按时则不容易，这就是极点压力不同的缘故。

５．气体的吹力

在手工电弧焊时，焊条药皮的熔化稍增落后于焊芯的熔化，在药皮的末端形成一小段尚未熔化的“喇叭”形套管，套管内有大量的药皮造气剂分解产生的气体及焊芯中碳元素氧化生成的ｃｏ气体，这些气体因加热到高温，体积急剧膨胀，并顺着未熔化套管的方向，以挺直（直线的）而稳定的气流冲击，把熔滴吹到熔池中去。不论焊缝的空间位置怎样，这种气流都将有利于熔滴金属的过渡。

三、熔滴的过渡形式

金属熔滴向熔池过渡根据其形式不同，大致可分为三种，即粗滴过渡、短路过渡、喷射过渡。

１．粗滴过渡

当电弧长度超过一定值时，熔滴依靠表面张力的作用可以保持在焊条（或焊丝）端部自由长大，当促使熔滴下落的力（如重力、电磁力等）大于表面张力时，熔滴就离开焊条（或焊丝）自由过渡到熔池，而不发生短路。

粗滴过渡就是熔滴呈粗大颗粒状向熔池自由过渡的形式，由于粗滴过渡飞溅大，电弧不稳定，不是焊接工作所希望的。在焊接过程中熔滴尺寸的大小与焊接电流、焊丝成分、药皮成分有关。

２．短路过渡

焊条（或焊丝）端部的熔滴与熔池短路接触，由于强烈过热和磁收缩的作用使其爆断，直接向熔池过渡的形式称为短路过渡。

短路过渡能在小功率电弧下（小电流，低电弧电压），实现稳定的金属熔滴过渡和稳定的焊接过程，适合于薄板或需低热输入的情况下的焊接。

３．喷射过渡

熔滴呈细小颗粒并以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡的形式，称为喷射过渡，熔滴的尺寸随着焊接电流的增大而减小，在弧长一定时，当焊接电流增大到一定数值后，即出现喷射过渡状态。这里需要强调指出的是产生喷射过渡除了要有一定的电流密度外，还必须要有一定的电弧长度（电弧电压）。如果电弧电压太低（弧长太短），不论电流数值有多大，也不可能产生喷射过渡。

喷射过渡的特点是熔滴细，过渡频率高，熔滴沿焊丝的轴向以高速向熔池运动，并具有电弧稳定、飞溅小、熔深大、焊缝成形美观、生产效率高等优点。

第四章手工电弧焊工艺

手工电弧焊是熔化焊中最基本的一种焊接方法，手工电弧焊接电极材料的不同可分为熔化极手工电弧焊和非熔化极手工电弧焊（如手工钨极气体保护焊）两种。熔化极手工电弧焊（简称手工电弧焊）使用的设备简单、操作方便、灵活，适应各种条件下的焊接，因此是各生产部门应用最广的一种焊接方法。虽然各种自动化的焊接方法在生产中不断推广使用，但对一些结构形状复杂、零件小、焊缝短或弯曲的焊件，如果采用自动化焊接就较困难，而必须采用手工电弧焊来完成。因此无论在国内外，手工电弧焊目前仍然是焊接工作中的主要方法之一。

第一节焊接接头型式和焊缝形式

一、焊接接头型式

用焊接方法连接的接头称为焊接接头（简称接头），焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区。在手工电弧焊中，由于焊件的厚度、结构的形状及使用条件不同，其接头型式及坡口形式也不相同。根据国家标准ＧＢ９８５—８０规定，焊接接头的基本型式可分为：对接接头、T型接头、角接接头、搭接接头四种。有时焊接结构中还有一些其它类型的接头型式，如十字接头、端接接头、卷边接头、套管接头、斜对接接头、锁底对接接头等。

１．对接接头

两焊件端面相对平行的接头称为对接接头，对接接头在焊接结构中是采用最多的一种接头型式。

根据焊件的厚度、焊接方法和坡口准备的不同，对接接头可分为：

1）I形坡口当钢板厚度在６ｍｍ以下，一般不开坡口，只留ｌ～２ｍｍ的根部间隙，但这也不是绝对的，在有些重要的结构中，当钢板厚度大于３ｍｍ时要求开坡口。所谓坡口就是根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工出一定几何形状的沟槽。

２）开坡口的对接接头开坡口就是用机械、火焰或电弧等加工坡口的过程。将接头开成一定角度叫坡口角度，其目的是为了保证电弧能深入接头根部，使接头根部焊透，以便于清除熔渣获得较好的焊缝成形，而且坡口能起到调节焊缝金属中母材和填充金属比例的作用。钝边（焊件开坡口时，沿焊件厚度方向未开坡口的端面部分）是为了防止烧穿，但钝边的尺寸要保证第一层焊缝能焊透。根部间隙（焊前，在接头根部之间预留的空隙）也是为了保证接头根部能焊透。板厚大于６ｍｍ的钢板，为了保证焊透，焊前必须开坡口。坡口形式分为：

１）V形坡口钢板厚度为７～４０ｍｍ时，采用Ｖ形坡口。Ｖ形坡口有Ｎ形坡口、钝边Ｖ形坡口、单边Ｖ形坡口、带钝边单边Ｖ形坡口四种，V形坡口的特点是加工容易，但焊后焊件易产生角变形。

２）双Ｖ形坡口钢板厚度为１２～６０ｍｍ时可采用双Ｙ形或双Ｖ形坡口，也称Ｘ形坡口，Ｘ形坡口与Ｖ形坡口相比较，具有在相同厚度下，能减少焊着金属量约二分之一，焊件焊后变形和产生的内应力也小些。所以它主要用于大厚度及要求变形较小的结构中。

３）U形坡口Ｕ形坡口有带钝边Ｕ形坡口、双Ｕ形坡口带钝边、带钝边Ｊ形坡口，当钢板厚度为２０～６０ｍｍ时，采用带钝边Ｕ形坡口，当厚度为４０～６０mm时采用双Ｕ形坡口带钝边。

Ｕ形坡口的特点是焊着金属量最少，焊件产生的变形也小，焊缝金属中母材金属占的比例也小。但这种坡口加工较困难，一般应用于较重要的焊接结构。

２．Ｔ形接头

一焊件之端面与另一焊件表面构成直角不同广度钢板对接的厚度近似直角的接头，称为Ｔ形接头。Ｔ形接头在焊接结构中被广泛地采用，特别是造船厂的船体结构中，约７０％的焊缝是这种接头形式。按照焊件厚度和坡口准备的不同,T形接头可分为不开坡口、单边Ｖ形Ｋ形及带钝边双Ｊ形四种形式。

Ｔ形接头作为一般联系焊缝，钢板厚度在２～３０ｍｍ时，可采用不开坡口，它不需要较精确的坡口准备。若Ｔ形接头的焊缝要求承受载荷坝ｕ应按照钢板厚度和对结构强度的要求，可分别选用单边Ｖ形、带钝边双单边Ｖ形或带钝边双Ｊ形等坡口形式，使接头能焊透，保证接头强度。

３．角接接头

00两焊件端面问构成大于３０，并小于１３５夹角的接头，称为角接接头。

角接接头一般用于不重要的焊接结构中。根据焊件厚度和坡口准备的不同，角接接头可分为I形坡口、单边ｖ形坡口、带钝边ｖ形坡口及带钝边双单边ｖ形坡口四种形式，但开坡口的角接接头在一般结构中较少采用。

４．搭接接头

两焊件部分重叠构成的接头称为搭接接头。搭接接头根据其结构形式和对强度的要求不同，可分为不开坡口、塞焊缝或槽焊缝，不开坡口的搭接接头，一般用于１２ｍｍ以下钢板，其重选部分为３～５倍板厚，并采用双面焊接。这种接头的装配要求不高，也易于装配，但这种接头承载能力低，所以只用在不重要的结构中。